基于數(shù)字圖像處理的電力設(shè)備自動(dòng)識(shí)別研究

曲胤霖

【摘 要】論文首先對(duì)電網(wǎng)體系中設(shè)施的在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用范圍、國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)以及企業(yè)公司對(duì)其研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述說(shuō)明，強(qiáng)調(diào)了電網(wǎng)設(shè)施在線實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的推廣意義和實(shí)際運(yùn)營(yíng)價(jià)值。之后針對(duì)圖形成像檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)理論原理進(jìn)行分析，探討物體的圖形成形和辨識(shí)的規(guī)律特征，明確了運(yùn)用圖像辨識(shí)的理論基礎(chǔ)以及圖像處理轉(zhuǎn)換的產(chǎn)生機(jī)制，通過(guò)多個(gè)方面的研究和分析，確定了圖像辨識(shí)檢測(cè)技術(shù)在電氣設(shè)備檢測(cè)方面的技術(shù)特性以及可靠精準(zhǔn)度。繼而推斷出兩者相結(jié)合運(yùn)用于電網(wǎng)體系的設(shè)施在線監(jiān)測(cè)方案的研究意義和施用價(jià)值，并針對(duì)性地制定了電網(wǎng)設(shè)施監(jiān)測(cè)的總體布局方案，以期大幅度提升狀態(tài)監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)度和系統(tǒng)的響應(yīng)效能，降低工作人員的負(fù)擔(dān)強(qiáng)度。

【Abstract】 Firstly， this paper summarizes the application scope of on-line monitoring of facilities in power grid system and the research status of domestic and foreign organizations and enterprises， emphasizes the popularization significance and practical operation value of on-line real-time monitoring technology of power grid facilities， and then analyzes the related theory of graphic imaging detection technology， and discusses the regular features of object shape forming and identification， clarifies the theoretical basis of image identification and the generation mechanism of image processing and transformation. Through multiple aspects of research and analysis， the technical characteristics and reliability and accuracy of image identification and detection technology in the detection of electrical equipment are determined. Then it deduces the research significance and application value of the online monitoring scheme of facilities combined with the two methods in the power grid system， and develops the overall layout scheme of power grid facilities monitoring， so as to greatly improve the accuracy of state monitoring and the response efficiency of the system， and reduce the burden intensity of the staff.

【關(guān)鍵詞】數(shù)字圖像;電力設(shè)備識(shí)別;監(jiān)測(cè)精度

【Keywords】 digital image; power equipment recognition; monitoring accuracy

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM76 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2019）02-0168-02

1 引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)防經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)于社會(huì)電力資源的供應(yīng)需求也愈來(lái)愈嚴(yán)苛，電力部門(mén)的規(guī)模以及產(chǎn)能也隨之發(fā)展擴(kuò)張中。在對(duì)電網(wǎng)供電設(shè)備提出了更高的性能指標(biāo)參數(shù)要求的同時(shí)，還要求電力公司對(duì)于電網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)籌規(guī)劃水平同步提高，以保證電網(wǎng)整體安全可靠，高效智能運(yùn)行，為用電客戶提供高可靠性的、穩(wěn)定的電能，且保證電力部門(mén)的經(jīng)濟(jì)效益，以促進(jìn)社會(huì)各行業(yè)的穩(wěn)定快速發(fā)展。要滿足電力設(shè)備處于最佳運(yùn)營(yíng)區(qū)間，就需要分層級(jí)地規(guī)劃安排相應(yīng)的電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)并堅(jiān)持運(yùn)用新的先進(jìn)技術(shù)來(lái)大力提高實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)效率和可信度[1]。

本文首先對(duì)電網(wǎng)體系中設(shè)施的在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用范圍以及國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)以及企業(yè)公司對(duì)其研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述說(shuō)明，強(qiáng)調(diào)了電網(wǎng)設(shè)施在線實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的推廣意義和實(shí)際運(yùn)營(yíng)價(jià)值。之后針對(duì)圖形成像檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)理論原理進(jìn)行分析，探討物體的圖形成形和辨識(shí)的規(guī)律特征，明確了運(yùn)用圖像辨識(shí)的理論基礎(chǔ)以及圖像處理轉(zhuǎn)換的產(chǎn)生機(jī)制，通過(guò)多個(gè)方面的研究和分析，確定了圖像辨識(shí)檢測(cè)技術(shù)在電氣設(shè)備檢測(cè)方面的技術(shù)特性以及可靠精準(zhǔn)度，繼而推斷出兩者相結(jié)合運(yùn)用于電網(wǎng)體系的設(shè)施在線監(jiān)測(cè)方案的研究意義和施用價(jià)值，并針對(duì)性地制定了電網(wǎng)設(shè)施監(jiān)測(cè)的總體布局方案，以期大幅度提升狀態(tài)監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)度和系統(tǒng)的響應(yīng)效能，降低工作人員的負(fù)擔(dān)強(qiáng)度。

2 電力設(shè)備識(shí)別研究現(xiàn)狀

電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)是保障電力配輸安全可靠運(yùn)營(yíng)的至關(guān)重要一環(huán)。當(dāng)今時(shí)期中，電力部門(mén)的線路巡檢工作普遍采用的是原始的人力巡查方案，這種方案沿用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期，在不斷的運(yùn)用和提升過(guò)程中總結(jié)出來(lái)其不可避免的劣勢(shì)：①人工巡檢耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、人力資源占耗大。國(guó)內(nèi)電力配輸網(wǎng)路經(jīng)過(guò)常年的建設(shè)和發(fā)展，整個(gè)配輸電網(wǎng)路大型化和繁雜化趨勢(shì)也愈來(lái)愈顯著，人力巡檢要配合完成整個(gè)大體系的巡查和監(jiān)測(cè)，需要耗費(fèi)的時(shí)長(zhǎng)占據(jù)了整個(gè)巡查工作的大多數(shù)耗時(shí)。②人工巡查對(duì)于線路中的設(shè)備運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)亦或是異常時(shí)故障點(diǎn)和故障形式的確認(rèn)具有主觀臆判性。國(guó)內(nèi)電網(wǎng)體系的整個(gè)配輸電網(wǎng)路自身龐大繁雜，其所處的外部環(huán)境也存在著很多不可估量的影響因素。當(dāng)巡查到線路的故障處時(shí)，對(duì)于故障類(lèi)型的判斷和引發(fā)該故障的因素判定都過(guò)多依賴(lài)于巡查人員自身的經(jīng)驗(yàn)積累和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，反饋到控制室的結(jié)論和觀點(diǎn)精確度也需要再次進(jìn)行評(píng)估和確認(rèn)。隨著社會(huì)發(fā)展和科技的持續(xù)進(jìn)步，遙控感應(yīng)以及遠(yuǎn)程傳感技術(shù)等輔助設(shè)備的大力開(kāi)發(fā)使得新型的配合電力網(wǎng)路巡查的新方式得以實(shí)現(xiàn)。

上述多個(gè)方面的新局勢(shì)都對(duì)供輸電網(wǎng)路中電氣設(shè)施的安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)提出了新的更苛刻的指標(biāo)要求，電力體系運(yùn)營(yíng)過(guò)程中如若電氣設(shè)施遭遇突發(fā)狀況會(huì)導(dǎo)致大覆蓋范疇內(nèi)的輸電停供故障，電網(wǎng)供應(yīng)側(cè)出現(xiàn)新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)。由此需要提出針對(duì)電網(wǎng)線路中的各環(huán)節(jié)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估和監(jiān)測(cè)，以此來(lái)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)體系的運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行把控，對(duì)電網(wǎng)設(shè)施突發(fā)的故障能夠進(jìn)行快速響應(yīng)來(lái)確保整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。

3 基于圖像處理的電力設(shè)備識(shí)別

圖像處理作業(yè)流程是針對(duì)后期診斷所需而對(duì)采集的圖形信息品質(zhì)進(jìn)行完善的過(guò)程，其本質(zhì)是通過(guò)相關(guān)技術(shù)手段來(lái)消除形變、失真以及噪聲干擾產(chǎn)生的不利影響，經(jīng)歷了處理流程之后的圖形信息才能夠精確地在終端呈現(xiàn)，支持進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)備狀態(tài)評(píng)估和故障診斷工作。當(dāng)前主流的在線監(jiān)測(cè)診斷手段即為前端監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，反饋紅外成像的溫度場(chǎng)信息至后端調(diào)度管控中心進(jìn)行信息處理分析，來(lái)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)線路中的電網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判和評(píng)估，對(duì)于潛在的故障處和威脅點(diǎn)進(jìn)行辨識(shí)，進(jìn)而制定檢修策略。

通過(guò)電網(wǎng)前端平臺(tái)的不間斷工作特征來(lái)對(duì)較長(zhǎng)線路進(jìn)行整體巡查，當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常溫度變化點(diǎn)時(shí)，確定異常點(diǎn)所在區(qū)域結(jié)合運(yùn)維人員推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)流程[3]。由此看來(lái)，整個(gè)巡檢平臺(tái)即需要持續(xù)提升前端紅外成像的圖像品質(zhì)，又要對(duì)評(píng)估流程執(zhí)行嚴(yán)格的判定標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)，綜合評(píng)估精準(zhǔn)判定。

電網(wǎng)設(shè)施的散熱現(xiàn)象誘因復(fù)雜多樣化，正是由于這種復(fù)雜因素的影響，在進(jìn)行無(wú)人機(jī)平臺(tái)紅外成像監(jiān)測(cè)過(guò)程中，需要糅合多種不同的方案來(lái)綜合評(píng)估判斷。常規(guī)運(yùn)用的對(duì)照分析手段如下簡(jiǎn)述：①同類(lèi)型的設(shè)施相互比對(duì)辨別。在整個(gè)電網(wǎng)體系內(nèi)，由電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)到配送環(huán)節(jié)再到最后的變電環(huán)節(jié)這整個(gè)運(yùn)行途徑中，電力資源都是以三相電的型式進(jìn)行轉(zhuǎn)移。常規(guī)而言，當(dāng)電網(wǎng)設(shè)施正常無(wú)礙運(yùn)營(yíng)時(shí)，三者的溫升都是相對(duì)穩(wěn)固的?；诖嗽瓌t，對(duì)需要觀測(cè)的設(shè)施進(jìn)行多次重復(fù)信息采集，比較不同時(shí)段下在紅外檢測(cè)中顯示出來(lái)的熱量變化狀況，通過(guò)多段比對(duì)，判斷設(shè)施的運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性。②設(shè)施體表溫度讀取辨別。通過(guò)電網(wǎng)前端巡檢平臺(tái)前置的成像設(shè)備儀器對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中的各類(lèi)設(shè)施進(jìn)行體表溫度場(chǎng)的掃描監(jiān)測(cè)，獲得完整的設(shè)施溫升實(shí)際參數(shù)。通過(guò)查閱設(shè)施自身攜帶的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定指標(biāo)，兩相對(duì)比后可以判斷故障點(diǎn)。此種方案操作簡(jiǎn)單便捷，能夠通用與大部分狀況下的監(jiān)測(cè)。對(duì)待特殊條件下的設(shè)施監(jiān)測(cè)，還需要通過(guò)圖像信息結(jié)合更加精準(zhǔn)化的分析手段來(lái)綜合評(píng)估。③同設(shè)施相對(duì)溫升比照辨別。通過(guò)監(jiān)測(cè)鎖定目標(biāo)設(shè)施，將其實(shí)時(shí)溫升數(shù)據(jù)與該設(shè)施的常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的溫升分布數(shù)據(jù)進(jìn)行比照，再結(jié)合設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)的周?chē)h(huán)境因素效果，多重指標(biāo)對(duì)比后評(píng)判熱量是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，繼而確定設(shè)施是否存在故障缺失。

4 電網(wǎng)設(shè)備的圖像識(shí)別運(yùn)用

圖像辨識(shí)技術(shù)是后來(lái)新興的專(zhuān)業(yè)型技術(shù)手段，以對(duì)圖像數(shù)據(jù)的區(qū)別和歸類(lèi)描述為研究?jī)?nèi)容。對(duì)于電網(wǎng)體系中電力設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)圖像數(shù)據(jù)信息的辨識(shí)，能夠協(xié)助完成電網(wǎng)設(shè)施狀態(tài)分析和狀態(tài)評(píng)估，合理規(guī)劃匹配維護(hù)檢修資源。圖像辨識(shí)流程銜接與圖像預(yù)處理之后，通過(guò)電網(wǎng)設(shè)施的圖像特征進(jìn)行導(dǎo)出和解析。

針對(duì)圖像數(shù)據(jù)信息的特性選取，即為對(duì)電力設(shè)施的圖像數(shù)據(jù)信息原材料進(jìn)行再加工處理，綜合整理之后進(jìn)行歸納去雜辨別真?zhèn)问侄魏螅槿∧軌蛑庇^反映出該電網(wǎng)設(shè)施實(shí)時(shí)狀態(tài)特征的向量。

針對(duì)圖像數(shù)據(jù)的辨識(shí)評(píng)斷，即為后續(xù)的狀態(tài)評(píng)估和電網(wǎng)設(shè)施檢修計(jì)劃等方案的制定過(guò)程。通過(guò)信息化手段的應(yīng)用，能夠檢測(cè)到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)中的各方面數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析來(lái)判定設(shè)備狀態(tài)是否良好，如果有安全隱患，那么就及時(shí)處理，特別是對(duì)安全生產(chǎn)有較大影響的情況，應(yīng)立即報(bào)告維修。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)電網(wǎng)體系中電力設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障巡檢過(guò)程中的限制和不足之處，需要針對(duì)性地提升設(shè)施監(jiān)測(cè)和巡查技術(shù)來(lái)配合和解決現(xiàn)階段電氣設(shè)備發(fā)展和檢修維護(hù)的匹配問(wèn)題?；诖爽F(xiàn)實(shí)狀態(tài)，本文針對(duì)電力設(shè)備的圖像成形以及狀態(tài)辨識(shí)和故障診斷檢修為實(shí)例，引入基于紅外熱成像技術(shù)和機(jī)器視覺(jué)圖形技術(shù)手段的設(shè)備狀態(tài)識(shí)別診斷研究，力圖在紅外熱圖像成像辨識(shí)技術(shù)和機(jī)器視覺(jué)圖形技術(shù)手段的支撐下來(lái)重構(gòu)完善電網(wǎng)設(shè)施的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和巡檢規(guī)范進(jìn)程，構(gòu)架科學(xué)化的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制，綜合兼顧電力設(shè)備狀態(tài)品質(zhì)巡檢技術(shù)的提升，具有較為重要的理論指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

【1】朱秀呂.數(shù)字圖像處理與圖像通信[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2012.

【2】陳世清.淺談電力變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)[J].變壓器，2012，39（1）：61.

【3】高運(yùn)昌.國(guó)內(nèi)外電力設(shè)備狀態(tài)檢修發(fā)展概述[J].黑龍江科技信息，2011（20）：135-135.